远程抄表课程设计

目录

第一章绪论 (1)

第二章远程系统简介及远程抄表系统 (2)

2.1 远程系统简介 (2)

2.2系统整体结构 (2)

2.3集中器的硬件平台 (3)

第三章系统设计原理及实现方案 (5)

3．1集中器的软件设计方案 (5)

3．2任务的划分 (5)

3.3同类方案对比 (6)

第四章系统方案论证 (7)

4.1 方案介绍 (7)

4.2技术论证 (8)

4.3系统实现 (10)

第五章心得体会 (12)

附录 (13)

参考文献 (13)

第一章绪论

随着无线通信数字网络的发展，无线远程自动抄表已成为发展的必然趋势，其应用领域极为广阔。目前基于仪器、仪表分布点多面广，其远程抄表大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常。稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，若采用专线方式，投资成本太高；采用中国移动GPRS无线数字网的通讯方式，很好地解决了远程抄表的瓶颈问题。用户上网可以免受断线的痛苦。使用GPRS无线组网方案，数据实现分组发送和接收，用户就可以总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。

针对部分偏远地区电表管殚水平较低，提fl{了一种基于嵌人式网络监控系统的远程抄表技术方案，阐述r基于嵌入式处理器$3C2440A的远程网络监控系统的设计方法，并给出了该系统的结构图．从而建立对电表的测赞、控制于一体的嵌入式系统。系统充分利朋r$3C2440A和“nux操作系统的强大管理功能，从而性能稳定可靠，实时性好。

本文建立了基于嵌入式系统和以太网技术的嵌入式工作平台，通过以太网将主机和目标机的连接，实现南主机通过网络将多个用户电表的数据集中抄读的智能抄表系统。它是用现代化的通讯手段去抄读这此仪表的数据，而不用到现场。智能抄表系统一般是集中抄表系统与数据远程通讯的组合。在该平台上实现应用

程序的运行，并给出了具体的测试。

第二章远程系统简介及远程抄表系统

2.1 远程系统简介

远程抄表系统，又称为自动抄表系统，是一种利用传感技术、通信技术和计算机技术，对。三表”(即电表，水表，燃气表)的计量数据进行自动读取并传送到远程信息中心进行数据统计、分析和计算的计算机应用系统。旱在上世纪六十年代，美国电话电报公司(AT＆D便开始了自动抄表系统的实验开发，但是这种基于电话系统的解决方法由于成本高，未能大规模在实际中应用。

随着技术的进步，成本的降低，大规模的使用远程抄表成为可能，特别在那些无法进行人工抄表的场合。我国从上世纪九十年代开始研发用于远程抄表的智能电子表，现在市场上已经出现了各种技术类型的远程抄表系统。

这些抄表系统一般由以下三个典型的部分构成：

1)表计信息采集模块，负责将表具计量信息数字化并储存和传输。

2)网络通信模块，负责收集采集模块采集到的数据并传送给远程的信息处理中心。

3)信息处理中心，负责对抄表数据进行统计，分析和计算，以及提供用户查询等功能。

实用案例Application Case网络通信模块的主要载体是集中器，其硬件平台大部分还是单片机，软件平台大多采用单流程的循环控制系统或者带有简单的操作系统，他们的优点是开发成本低，能够满足一些基本的功能要求，但主要存在以下不足；

1)硬件平台依赖性强，不具通用性，不利于软件的开发，升级和移植；

2)单流程的循环控制系统，其响应命令的平均时间较长，使用不方便；

3)硬件平台简单导致了它只能使用简单的嵌入式操作系统，这使得软件的开发难度加大，缺乏广泛的应用接口支持，难以适应长期的发展需要。

2.2系统整体结构

采用ARM9内核的$3C2440处理器和嵌入式Linux操作系统设计的高性能集中器可以很好地解决上述问题。整个抄表系统分为三个部分：信息中心服务器(一般为供能公司，如燃气公司等)，集中器，网络表。

计算机系统应用图1远程抄表系统整体结构图该系统的表具都是智能表，集成了通信和数字化计量模块，能够响应集中器的控制命令，我们称之为远传表。他们和集中器的通信方式有两种，一种是基于RS485总线。这种情况下，如果不

加485中继器，普通485总线只能挂32块表具。

一种基于CCl 100模块的短距离自组网络无线通信模式，这种情况下，中继器可以连接的表具数目受现场条件对无线信号的影响程度不同而不同。无论是哪种通信方式，对集中器来说，他们都是串口通信。采用远传表的好处是不需要专门配置采集模块，使得整个系统集成度更高。集中器通过网络接口接入小区以太网，可以响应来自移动工作站以及远程信息中心的控制命令，并且可以主动向远程信息中心报告表具异常信息。移动工作站用于管理小区范围的用户抄表，并向远程信息中心提供抄表数据。远程信息中心也可以直接和集中器通信，实时抄收、监控表具的运行情况。可以看出，集中器是整个远程抄表系统的通信中枢，对系统的稳定性起到关键的作用。

2.3集中器的硬件平台

根据集中器的现实需求和扩展需求，我们采用基于ARM9内核$3C2440处理器的mini2440开发板搭建硬件开发平台。$3C2440是一款专门针对功耗和成本敏感的应用系统而设计，它基于ARM920T内核，标准0．1 3斗rn CMOS工艺，核心电压1．3v，外围设备电压最高3．3v，带外扩SDRAM控制器，3路串口控制器，2个USB主机控制器，1个USB设备控制器，触摸屏接口等丰富的接口控制器。本系统中的手持配置工具和GPRS模块和集中器都是通过串口进行通信的，需要注意的是，$3C2440不具备完整RS232串口控制，它的UART0和UARTl只有TxD，RxD，RTS和CTS四个功能引脚，UART2只有TxD和RxD两个功能引脚。但是一般的GPRS模块都需要载波检测引脚DCD来判断GPRS是否在线，以及DTR 来控制GPRS模块的状态，如启动和关闭GPRS模块。

本例中使用的GR47模块便需要DCD和DTR引脚才能正常操作解决办法是，从$3C2440中挑选两个空闲的I／O口来充当DCD和DTR，然后把这两个引脚和UART控制器的其他现有引脚一块接到MA×3232串口扩展模块上，然后再把GPRS 模块接在这个扩展模块上即可。

程序中可以写一个针对这两个引脚的驱动程序来操作GPRS模块。图2集中器的硬件接I=I模块组成连接表具和集中器的485网络芯片采用半双工的SP485芯片，成本低，数据传输速率高达SMbps，完全可以满足表具计量数据规模的通信量。如果表具采用无线方式，则使用CCl 1 00无线收发模块，这是一款为自动抄表系统设计的具有极低功率的UHF无线收发器，可以工作在31 5／433／868／91 SMHz的ISM／SRD波段，根据中国的ISM频率划分，我们这里选择433MHz 这个中心频率。

手持配置工具完成表具条码扫描输入，配置集中器所管辖的表具信息。它与